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オニオン構造ナノ分子ベアリングによる高真空下固体潤滑システムに関する研究

Research Project

Project/Area Number 15760089
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Design engineering/Machine functional elements/Tribology
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

平田 敦  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (50242277)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Keywordsオニオン構造 / ナノ分子 / ベアリング / 固体潤滑 / カーボン / 窒化ホウ素
Research Abstract

オニオン構造ナノ分子であるカーボンオニオンの生成法のひとつにダイヤモンドクラスタを加熱する方法があるが,約1800℃もの高温を要する.そこでこの手法により,低温でカーボンオニオンを合成するため触媒を用いることを考えた.鉄を触媒としてダイヤモンドクラスタを不活性雰囲気中で赤外線加熱することによりカーボンオニオンを低温合成し,その潤滑特性を検討した.ダイヤモンドクラスタを硝酸鉄九水和物溶液に超音波攪拌し,乾燥して鉄触媒を均一に混合した.その後,800〜1400℃で1〜30分間の赤外線加熱を行った.加熱後には触媒を取り除くために塩酸により酸処理を行った.生成物を透過型電子顕微鏡により観察した結果,ダイヤモンドクラスタ内のダイヤモンド構造がグラファイト構造へ遷移していることを確認し,生成物は多層殻状構造のカーボンオニオンであると同定した.次に,ボールオンディスク型摩擦試験機により摩擦摩耗試験を行い,触媒比,加熱温度,時間の影響を評価した.その結果,触媒比1:1000,加熱温度1200℃,加熱時間1分間で得られた生成物が最も優れた摩擦摩耗特性を示し,大気中および真空中において摩擦係数はそれぞれ約0.08,0.15であり比摩耗量はそれぞれ5.01×10^<-8>,6.38×10^<-7>[mm^3/N・m]であった.この値はグラファイトより優れた摩擦摩耗特性であり,また二硫化モリブデン,二硫化タングステンと同等あるいはそれ以上の特性であることから,触媒を用いて低温合成したカーボンオニオンは真空中で有用な固体潤滑材としての適用可能性を確認した.
また,酸素雰囲気による加熱もしくは過酸化水素による酸化によりカーボンオニオンの精製を試みたが,その固体潤滑特性に顕著な特性変化は見られなかった.さらに,金とカーボンオニオンの複合によりカーボンオニオン固体潤滑層の長寿命化が可能であることを見いだした.

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2004 Other

All Journal Article (3 results) Publications (1 results)

  • [Journal Article] Study on Solid Lubricant Properties of Carbon Onions Produced by Heat Treatment of Diamond Clusters or Particles2004

    • Author(s)
      Atsushi Hirata, Masaki Igarashi, Takahiro Kaito
    • Journal Title

      Tribology International 37・11-12

      Pages: 899-905

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 触媒を用いたカーボンオニオンの低温合成と固体潤滑特性の評価2004

    • Author(s)
      並木章治, 平田 敦
    • Journal Title

      2004年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集

      Pages: 723-724

    • NAID

      130004656282

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 低温加熱生成カーボンオニオンの固体潤滑特性2004

    • Author(s)
      平田 敦, 並木章治
    • Journal Title

      第18回ダイヤモンドシンポジウム講演要旨集

      Pages: 142-143

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] 平田 敦, 五十嵐正紀: "ダイヤモンド微粒子の加熱処理により生成したカーボンオニオンの固体潤滑特性"精密工学会誌. 69・5. 683-687 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

URL: 

Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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